直流气体绝缘线路中自由金属微粒的局部放电特性与影响因素

直流气体绝缘线路(GIL)中的自由金属微粒会使电场发生畸变,使绝缘气体/绝缘子发生局部放电等劣化效应。为此,研究了微粒局部放电的影响因素以及严重程度,在密封同轴圆柱腔体内充入不同气压的SF6气体,以不同长度的线形微粒进行了试验,利用脉冲电流法及高速相机同时观察了其局部放电信号与微粒运动行为,对局部放电信号的平均局部放电量、平均局部放电时间间隔进行了分析。结果表明:对于自由线形金属微粒,微粒的平均局部放电量与长度、最大可能带电量成正相关,可根据微粒的局部放电信号判断其危险程度及微粒长度;在负电压下,微粒跳起运动至高压电极附近,发生"飞萤"现象;在正电压下,微粒在外壳地电极跳起后落至地电极,并不断弹跳;且微粒在负电压下的平均局部放电量是在正电压下的2~5倍,平均局部放电时间间隔较小;随着气压增大,气体的平均局部放电量随之减小,但有趋于饱和的趋势。因此,自由金属微粒的局部放电特性可以为金属微粒的严重程度判别与故障诊断提供依据。

直流电压下SF6中自由线形导电微粒运动特性

在大量工程和实验中发现,相对于自由球形导电微粒而言,自由线形导电微粒对于设备绝缘性能威胁更大,且直流下微粒更容易进行起跳。为此利用搭建的自由微粒实验装置和观测平台,研究了直流电压下自由线形导电微粒在SF_6气体中的运动特性。结果表明：微粒起跳场强随气压无明显变化;随着微粒长度的增加,微粒起跳场强有略微增大的趋势;随着微粒直径的增大,微粒起跳场强呈现指数增长趋势;当微粒长度较短时,随着微粒直径的增加,微粒起跳场强实验值与计算值较为接近;当微粒长度〉3 mm时,随着微粒直径的减小,微粒起跳场强实验值与计算值相差较为明显。此外,还研究了线形微粒在SF_6气体中特有的两种现象：随着微粒长度增加、半径减小或气压降低,微粒产生飞萤现象和竖立现象的概率均增大,且上极板为正极性时更容易产生这两种现象。最后,文中从空间电荷角度对实验现象做出了解释。

直流GIL中球形金属颗粒运动特性研究

针对GIL中球形金属颗粒自由跳动造成严重绝缘故障的问题,在分析金属颗粒受力情况的基础上,搭建根据实际GIL设备等比例缩小的实验平台,拍摄和记录金属颗粒在腔体内的运动轨迹和起跳场强,进行多次重复性实验保证实验结果的一般性。实验结果表明:当金属颗粒材质一定时,球形颗粒的起跳场强主要由颗粒的半径决定,气体压强和电压极性对起跳场强几乎没有影响,起跳场强随着颗粒数量的增加而降低;球形颗粒在直流GIL中运动时可能出现伪谐振现象和围绕负电极徘徊运动的飞萤现象,颗粒半径越大,飞萤现象的概率就越高;球形颗粒在靠近绝缘子时,颗粒的起跳速度比在高压导体中部时更快;存在多个颗粒时,会出现颗粒分时起跳现象,整体的运动轨迹和单个颗粒的运动轨迹基本相似。